Неинвазивные методы оценки композиции мышечных волокон в скелетных мышцах

Неинвазивные методы оценки композиции MB условно можно разделить на две группы. В первую группу относят методы, позволяющие оценить композицию MB в одной мышце (селективные методы). Во вторую группу входят методы, основанные на оценке предрасположенности нескольких мышц к быстрому или медленному типу, например мышц, входящих в состав четырехглавой мышцы бедра или мышц нижней конечности, вовлеченных в выполняемое упражнение.

Неинвазивные селективные методы оценки композиции MB. Оценку композиции MB можно провести на основе: М-ответа мышцы, миотонометрии, тензиомиографии.

Оценка композиции МВ на основе М-ответа мышцы. М-ответ — суммарный электрический потенциал, регистрируемый на скелетной мышце в ответ на одиночное электрическое раздражение двигательного или смешанного нерва. Форма М-ответа является высокоинформативным параметром, поскольку отражает вклад в ответ разных типов ДЕ исследуемой мышцы. Установлено, что М-ответ медиальной икроножной мышцы имеет форму многофазного потенциала, в котором часто можно выделить два компонента — ранний и поздний. По мнению

Я. М. Коца (1975), эти два компонента связаны с активацией двух типов ДЕ.

Оценка композиции МВ на основе миотонометрии. В середине 80-х годов XX века в России для оценки композиции мышечных волокон М. С. Цветковым (1986) была разработана методика миотонометрии. Суть этой методики заключается в следующем. На скелетную мышцу посредством двух электродов подаются электрические импульсы определенной амплитуды и частоты, вызывающие ее одиночное сокращение. Посредством датчика, укрепленного на брюшке мышцы, регистрируется изменение напряжения (тонуса) мышцы, возникающего вследствие изменения ее формы. О процентном соотношении МВ различных типов судят по значениям соответствующей площади на кривой одиночного сокращения. Установлено, что под кривой одиночного сокращения обычно регистрируется несколько вершин (рис. 3.4). В преобладающем числе случаев у большинства мышц можно выделить три вершины. Исключение составляет камбаловидная мышца, одиночное сокращение которой почти во всех случаях характеризуется двумя вершинами. Согласно этой методике, вершины, возникающие при развитии одиночного сокращения за время до 50 мс, соответствуют активности МВ типа IIB, до 90 мс — МВ типа IIA, более 90 мс — типа MB I.

Установлена высокая корреляционная зависимость (М. С. Цветков, В. В. Язвиков, 1986) между площадью под кривой одиночного сокращения, соответствующей активности МВ различных типов, и показателями биопсии. Для мышечных волокон латеральной широкой мышцы бедра типа I коэффициент корреляции г равен 0, 88; типа IIA — г = 0, 85; типа IIB — г - 0, 72. В последующем на основе этой идеи С. А. Бойцов с соавт. (2003) разработали устройство для определения композиции мышечных волокон. Посредством этого устройства установлена сильная положительная корреляция между максимальным потреблением кислорода (МПК) и процентным содержанием мышечных волокон типа I в скелетных мышцах человека.

Рис. 3.4. Определение на кривых одиночного сокращения площадей, соответствующих мышечным волокнам типа IIB (АБВ), мышечным волокнам типа НА (АГД) и мышечным волокнам типа I (ЛЕЖ) (Н. В. Зимкин, М. С. Цветков, 1988)

- - - предполагаемая скрытая часть восходящей кривой мышечных волокон типа IIA и мышечных волокон типа I

Оценка композиции MB на основе тензиомиографии (ТМГ). В конце XX века в Словении (V. Valencic, N. Knez, 1997) для оценки композиции мышечных волокон была разработана методика тензиомиографии, идея которой полностью повторяла разработки исследователей из России. В 2004 году Войко Валенчич (V. Valencic, 2000) получил патент на изобретение метода и устройства селективной и неинвазивной оценки контрактильных свойств мышц. В этом устройстве посредством датчика измеряется радиальное увеличение мышечного брюшка. Важнейшим параметром, измеряемым по кривой ТМГ, является время сокращения мышцы.

Следует отметить, что в отличие от российских исследователей ученым из Словении удалось разработать компактное и удобное устройство для оценки композиции мышц, которое могло бы быть применено в тренировочном процессе и реабилитации спортсменов различной квалификации. В настоящее время это устройство используется во многих известных футбольных клубах Европы, таких как FC Barcelona, FC Liverpool, FC Parma, FC Manchester city, ФК Динамо (Киев).

Неинвазивные методы оценки композиции MB в нескольких скелетных мышцах. В настоящее время предложено несколько простых неинва- зивных методов оценки композиции мышц на основе измерения различных биомеханических характеристик.

P. V. Komi, P. Tesch (1979) изучали максимальные произвольные разгибания ноги в колене на изокинетическом тренажере. Было установлено, что здоровые люди, имеющие большой процент быстрых мышечных волокон, демонстрировали более высокий момент силы при разгибании ноги, но быстрее утомлялись. После 100 сокращений мышцы у людей, имеющих высокий процент быстрых MB, достоверно снижалась интегрированная ЭМГ. Авторы предполагают, что в быстрых MB быстрее наступает отказ от работы.

А. В. Шишкиной (2008) на основе идей, высказанных P. V. Komi, P. Tesch (1979), предложен метод косвенной оценки состава мышечных волокон. Однако, вместо работы на изокинетическом тренажере, анализировались изменения высоты выпрыгивания при прыжках с места. С этой целью исследуемые должны были выполнить 35 прыжков в удобном для них темпе с установкой: «прыгать вверх из положения полуприседа как можно выше в каждом прыжке». Посредством видеосъемки регистрировалась высота выпрыгивания. Затем рассчитывался показатель содержания медленных волокон в четырехглавой мышце бедра по следующей формуле:

К=

где  — среднее арифметическое значение высоты тридцать первого, тридцать второго и тридцать третьего прыжков;  — среднее арифметическое высоты трех первых прыжков.

Выбор показателя  обоснован резким уменьшением запасов креатинфосфата (КрФ) в мышечных волокнах после выполнения тридцати прыжков (приблизительно 40 с). При этом предполагается, что выполнение тридцатых прыжков обеспечивается только медленными мышечными волокнами. Таким образом, если высота прыжков будет быстро уменьшаться к концу выполнения задания, это будет свидетельствовать о значительном содержании в четырехглавой мышце бедра мышечных волокон типа II. Наоборот, если высота последних прыжков незначительно отличается от высоты первоначальных, это свидетельствует о преобладании в мышце мышечных волокон типа I. А. В. Шишкиной (2008) установлена высокая положительная корреляция (г = 0, 93) между значениями показателя К и результатами оценки композиции MB в четырехглавой мышце бедра посредством биопсии.

Суть неинвазивного метода косвенного определения композиции MB в мышцах-разгибателях ноги, предложенного В. Н. Селуяновым, Ю. В. Верхошанским и С. К. Сарсания (1985), заключается в следующем. Исследуемый располагается на силоизмерительной установке. Его туловище находится в вертикальном положении, угол между туловищем и бедром составляет 35°, между голенью и бедром — 110°. Стопа устанавливается на динамометрической площадке. После этого исследуемый выполняет два теста:

1. Тест МПС. Исследуемый с максимальной силой разгибает ногу в суставах (выполняются три попытки, выбирается лучшая).

2. Тест МБС. Исследуемый максимально быстро развивает изометрическую силу (выполняются пять—девять попыток, из них выбирается попытка, в которой достигается максимальный градиент / нарастания силы). Градиент нарастания силы вычисляется по формуле

I=

где Fi — максимальное значение силы в тесте, H, dt— время проявления силы начиная от 300 Н до максимума мс.

После этого рассчитывается коэффициент К, который, по мнению авторов, может характеризовать отношение в мышцах-разгибателях ноги быстрых волокон к медленным. Коэффициент K вычисляется по формуле

K=

Дальнейшее исследование с участием спортсменов различной квалификации показало, что имеются достоверные различия между значениями К у спортсменов различных специализаций (табл. 3.5).

Следует, однако, заметить, что методы, используемые в исследованиях В. Н. Селуянова, Ю. В. Верхошанского, С. К. Сарсания (1985), В. Н. Селуянова, М. П. Шестакова (2000), А. Ё. Шишкиной (2008), обладают существенным недостатком — они дают косвенную оценку композиции мышечных волокон в среднем для нескольких мышц (или мышечных групп) конечности, например для мышц-разгибателей ноги. Однако, как указывалось выше, композиция МВ в различных скелетных мышцах даже у одного и того же исследуемого различна. Поэтому эти методы дают очень приближенную оценку состава скелетных мышц человека.

Следует упомянуть также об упрощенных методах оценки композиции МВ, которые, однако, обладают селективностью. Так, Т. Y. Pipes (1994) и N. Nilsson (2004) предлагают следующую последовательность действий при определении композиции МВ в скелетных мышцах.

Вначале необходимо определить максимальное значение нагрузки в изолирующем упражнении (например, при выполнении сгибания руки в локтевом суставе со штангой, которое спортсмен может выполнить только один раз). Затем установить значение нагрузки, равное 80 % от максимума, и выполнить столько повторений, сколько спортсмен может, то есть работать «до отказа». После этого оценить результаты.

По Т. V. Pipes (1996): мышца спортсмена, который выполнил меньше семи повторений, содержит более 50 % быстрых МВ. Если спортсмен выполнил от 7 до 12 повторений, в его мышце находится одинаковое количество быстрых и медленных волокон. Если спортсмен смог выполнить более 12 повторений, его мышца содержит более 50 % медленных МВ.

Таблица 3.5 Скоростно-силовые характеристики мышц-разгибателей ноги у спортсменов разной специализации (В. Н. Селуянов, М. П. Шестаков, 2000)

Характеристики	Штангисты	Спринтеры	Стайеры
	n=10	п = 5	n=10
Масса тела, кг	75, 0±6, 8	66, 6+5, 0	66, 0±4, 6
Длина тела, м	1, 693+0, 065	1, 77410, 064	1, 636+0, 076
МПC (FMAX), H	2490±500	1786+780	1636+189
I, Н/мс	12, 50+1, 80	9, 58±3, 10	4, 99+1, 17
К	1, 05±0, 07	1, 03+0, 03	0, 72+0, 04

 

По N. Nilsson (2004): если спортсмен выполнил не более 4—7 повторений, у него в мышце преобладают быстро сокращающиеся волокна (тип IIB). Если спортсмен выполнил от 10 до 12 повторений, в его мышце преобладают промежуточные MB типа IIA. Если спортсмен сумел выполнить от 15 до 20 повторений, в его мышце преобладают медленно сокращающиеся волокна типа I. Следует заметить, что эти рекомендации основаны на эмпирическом подходе тренеров и не имеют экспериментального подтверждения.

Таким образом, из всего вышесказанного можно сделать вывод, что определить в мышцах человека композицию мышечных волокон можно различными методами. Более точными считаются инвазивные методы, основанные на биопсии. Точность оценки композиции мышечных волокон посредством косвенных методов значительно ниже, однако они проще в использовании.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Дайте характеристику различным типам мышечных волокон.

2. Какие типы двигательных единиц вы знаете?

3. Каково соответствие между типами ДЕ и типами МВ?

4. Посредством каких механизмов ЦНС регулирует уровень силы, развиваемой мышцей?

5. Укажите факторы, влияющие на площадь поперечного сечения различных типов мышечных волокон.

6. Как влияет гипертрофическая силовая тренировка на площадь поперечного сечения МВ различных типов?

7. Что такое композиция МВ?

8. Перечислите факторы, влияющие на композицию МВ.

9. Опишите влияние направленности тренировки на композицию МВ в скелетных мышцах человека.

10. Опишите прямые методы оценки композиции МВ.

11. Дайте характеристику неинвазивным (косвенным) методам оценки композиции МВ.

12. Опишите, как влияет силовая тренировка на характеристики мышечных волокон различных типов

1.

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: